概述
Cron表达式是一个字符串，以5或6个空格隔开，分为6或7个域，每一个域代表一个含义，即两种语法格式：
- Seconds Minutes Hours DayofMonth Month DayofWeek Year，即：秒 分 时 天 月 星期 年份
- Seconds Minutes Hours DayofMonth Month DayofWeek
一般情况下，第七个字符Year可省略不写。
除此以外，也有五段表达式的，如crontab，没有秒的概念。绝大多数情况下，都是6个字符，本文讨论的也是6个字符。
知识点：
- 每个字符都允许设置
, - * /四个特殊字符； - 每个元素可以是一个值(如6)，连续区间(
9-12)，间隔时间(8-18/4)(/表示每隔4个单位)，列表(1,3,5)，*通配符； - 日期，即第4位还支持
? L W C四个特殊字符； - 星期，即第6位还支持
? L C #四个特殊字符，可用3位大写英文字母表示（不常用），即1==SUN，另外1表示周日； - L：last，表示最后，只能出现在第4和6个字符位。如果在DayofWeek域使用5L，意味着在最后的一个星期四触发；
- W：表示有效工作日(周一到周五)，只能出现在第4位，系统将在离指定日期的最近的有效工作日触发事件。例如：在第4位使用5W，如果5日是星期六，则将在最近的工作日：星期五，即4日触发。如果5日是星期天，则在6日(周一)触发；如果5日在星期一到星期五中的一天，则就在5日触发。W的最近寻找不会跨过月份；
- LW：两个字符连用，表示在某个月最后一个工作日，即最后一个星期五；
#：用于确定每个月第几个星期几，只能出现在第6位。如4#2表示某月的第二个星期三；- 星期和日字段（第4和6位互斥）有冲突，必须指定一个，两者不能同时指定；
*指任意一天算指定，?不算指定；不能两者都是*；结论：这两个符号有且只能有一个必是问号?。
调研
在线工具
很多，因为cron表达式有各种不同的类型，不同类型直接还是有一些细微的差别。
https://www.bejson.com/othertools/cron/
spring scheduling
在spring-context artifact的springframework.scheduling包下面，CronSequenceGenerator
quartz
org.quartz.CronExpression
cron-utils
官网：http://cron-parser.com/
GitHub
https://awesomeopensource.com/project/jmrozanec/cron-utils
https://www.openhub.net/p/cron-utils
maven
<dependency>
<groupId>com.cronutils</groupId>
<artifactId>cron-utils</artifactId>
<version>9.1.5</version>
</dependency>
cron-parser
GitHub
https://suhasjavablog.wordpress.com/2014/04/01/how-to-generate-a-cron-expression-from-a-date-object/
实践
校验cron表达式合法性
参考下面checkValid方法。
构建cron表达式
如下图所示一个实际需求，需实现定时调度，其中周几、小时、分钟可配置化：
对应到cron表达式里面，也就是第2、3、6位字符需要支持可配置化。
基于cron-utils写的一个工具类；
import com.cronutils.model.CronType;
import com.cronutils.model.definition.CronDefinition;
import com.cronutils.model.definition.CronDefinitionBuilder;
import com.cronutils.parser.CronParser;
import com.google.common.collect.Lists;
import lombok.Data;
import org.apache.commons.lang3.StringUtils;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.stereotype.Component;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;
@Component
public class CronUtil {
private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(CronUtil.class);
private static final String QUESTION = "?";
private static final String ASTERISK = "*";
private static final String COMMA = ",";
/**
* 替换 分钟、小时、日期、星期
*/
private static final String ORIGINAL_CRON = "0 %s %s %s * %s";
/**
* 检查cron表达式的合法性
*
* @param cron cron exp
* @return true if valid
*/
public boolean checkValid(String cron) {
try {
// SPRING应该是使用最广泛的类型,但假若任务调度依赖于xxl-job平台,则需要调整为CronType.QUARTZ
CronDefinition cronDefinition = CronDefinitionBuilder.instanceDefinitionFor(CronType.SPRING);
CronParser parser = new CronParser(cronDefinition);
parser.parse(cron);
} catch (IllegalArgumentException e) {
LOGGER.error(String.format("cron=%s not valid", cron));
return false;
}
return true;
}
public String buildCron(List<Integer> minutes, List<Integer> hours, List<Integer> weekdays) {
String minute;
if (minutes.equals(this.getInitMinutes())) {
minute = ASTERISK;
} else {
minute = StringUtils.join(minutes, COMMA);
}
String hour;
if (hours.equals(this.getInitHours())) {
hour = ASTERISK;
} else {
hour = StringUtils.join(hours, COMMA);
}
String weekday;
if (weekdays.equals(this.getInitWeekdays())) {
weekday = QUESTION;
} else {
weekday = StringUtils.join(weekdays, COMMA);
}
// 重点：星期和日字段冲突，判断周日的前端输入
if (weekday.equals(QUESTION)) {
return String.format(ORIGINAL_CRON, minute, hour, ASTERISK, weekday);
} else {
return String.format(ORIGINAL_CRON, minute, hour, QUESTION, weekday);
}
}
/**
* 解析db cron expression展示到前端
*
* @param cron cron
* @return minutes/hours/weekdays
*/
public CustomCronField parseCon(String cron) {
if (!this.checkValid(cron)) {
return null;
}
List<String> result = Arrays.asList(cron.trim().split(" "));
CustomCronField field = new CustomCronField();
if (result.get(1).contains(COMMA)) {
field.setMinutes(Arrays.stream(result.get(1).split(COMMA)).map(Integer::parseInt).collect(Collectors.toList()));
} else if (result.get(1).equals(ASTERISK)) {
field.setMinutes(this.getInitMinutes());
} else {
field.setMinutes(Lists.newArrayList(Integer.parseInt(result.get(1))));
}
if (result.get(2).contains(COMMA)) {
field.setHours(Arrays.stream(result.get(2).split(COMMA)).map(Integer::parseInt).collect(Collectors.toList()));
} else if (result.get(2).equals(ASTERISK)) {
field.setHours(this.getInitHours());
} else {
field.setHours(Lists.newArrayList(Integer.parseInt(result.get(2))));
}
if (result.get(5).contains(COMMA)) {
field.setWeekdays(Arrays.stream(result.get(5).split(COMMA)).map(Integer::parseInt).collect(Collectors.toList()));
} else if (result.get(5).equals(QUESTION)) {
field.setWeekdays(this.getInitWeekdays());
} else {
field.setWeekdays(Lists.newArrayList(Integer.parseInt(result.get(5))));
}
return field;
}
private List<Integer> initArray(Integer num) {
List<Integer> result = Lists.newArrayListWithCapacity(num);
for (int i = 0; i <= num; i++) {
result.add(i);
}
return result;
}
private List<Integer> getInitMinutes() {
return this.initArray(59);
}
private List<Integer> getInitHours() {
return this.initArray(23);
}
private List<Integer> getInitWeekdays() {
return this.initArray(7).subList(1, 8);
}
@Data
public static class CustomCronField {
private List<Integer> minutes;
private List<Integer> hours;
private List<Integer> weekdays;
}
}
表达式类型
cron-utils给出的cron表达式类型枚举类
public enum CronType {
CRON4J,
QUARTZ,
UNIX,
SPRING;
private CronType() {
}
}
Spring类型和Quartz类型的区别，在最后一位符号：
而cron表达式的规则里面：第6位，即Day of week ，*号是包括?的。
xxl-job平台使用的是QUARTZ类型：
证明：xxl-job使用的是quartz类型：
证明：Spring类型是Quartz类型的超集，即兼容Quartz：
结论：
- 如果开发的功能依赖于xxl-job调度任务，需要明确使用的xxl-job的版本，及使用的cron表达式类型，然后在代码里面写相同的类型；
- 对于其他任何调度系统，一定要先明确其支持的cron表达式类型，否则会出现任务没有执行的情况
Java(Spring)与Java(Quartz)
根据crontab，Java语言有两种，区别：
- Quartz支持7位，第7位可选；
- 第6位，只支持1-7；而Spring支持0-7，0和7都表示sun；
预测cron表达式最近10次执行时间
实现效果预览，类似于xxl-job的这个功能：
截图为公司内部基于xxl-job的二次开发任务调度平台；在xxl-job GitHub源码里面搜了下，没有看到具体的实现代码逻辑。
于是自己基于cron-utils实现如下：
public static List<String> getExecutionTimeByNum(String cronStr, Integer num) {
CronParser parser = new CronParser(CronDefinitionBuilder.instanceDefinitionFor(CronType.SPRING));
Cron cron = parser.parse(cronStr);
ExecutionTime time = ExecutionTime.forCron(cron);
ZonedDateTime now = ZonedDateTime.now();
ZonedDateTime next = getNext(time, now);
List<ZonedDateTime> timeList = new ArrayList<>(num);
timeList.add(next);
for (int i = 1; i < num; i++) {
next = getNext(time, next);
timeList.add(next);
}
DateTimeFormatter format = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
List<String> resultList = new ArrayList<>(num);
for (ZonedDateTime item : timeList) {
String result = item.format(format);
resultList.add(result);
}
return resultList;
}
private static ZonedDateTime getNext(ExecutionTime time, ZonedDateTime current) {
return time.nextExecution(current).get();
}
在调用方法`getExecutionTimeByNum“前，可以先校验一下合法性。
判断cron是否是按天执行
/**
* 判断cron是否是按天执行
* 如果按天执行cron需以（* * ?）结尾
* @return true 是以* * ?结尾
*/
public static Boolean datasetCron(String cron) {
return StringUtils.isNotBlank(cron) && cron.matches(".* \\* \\* \\?$");
}
// 判断是否按天更新
boolean day = "*".equals(dataset.getCronExp().split(" ")[3]);
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